Tuschierpresse Das perfekte Quality-Gate für Druckgusswerkzeuge im Gigacasting

Schon seit einigen Jahren zeichnet sich Gigacasting als einer der Zukunftstrends für die Automotive-Industrie ab. Über Gigacasting spricht man etwa ab Schließkräften von 60 000 kN. Solche Maschinen produzieren bereits bei ausländischen Automobilherstellern, die deutschen scheinen derzeit in die Beschaffungsphase einzutreten. Eine große Herausforderung ist, die Werkzeuge produktionsreif zu bekommen. Vetimec setzt dabei auf eine komplett neu gedachte Tuschierpresse der Experten von Millutensil.

Der italienische Druckgussformenspezialist Vetimec aus der norditalienischen Region Emilia Romagna entwickelt, konstruiert und fertigt große, komplexe Druckgussformen, für die Automobilindustrie. Im Bereich des modernen Großguss (Gigacasting) ist das Unternehmen als spezialisierter Werkzeug- und Formenbauer für großformatige Struktur- und Antriebskomponenten etabliert. Die Hauptabnehmer dafür sind die OEM in Deutschland und im übrigen Europa.

Große und hochkomplexe Druckgussformen

Eine Spezialität des Unternehmens, das über zwei Standorte im Industriegebiet Bargellino in der Gemeinde Calderara di Reno verfügt, sind unter anderem große, hochkomplexe Druckgussformen mit einem Gesamtgewicht von bis zu 180 Tonnen. Die kommen beispielsweise in der Produktion von Bauteilen aus Aluminium- und Magnesiumlegierungen für die Automobilbranche zum Einsatz. Während das Unternehmen auch klassische Druckgussformen etwa für Strukturteile wie Längs- und Querträger, A-, B- und C-Säulen, Stoßdämpferaufnahmen und Dachrahmen sowie Antriebskomponenten wie Motorblöcke unter anderem für Vier- und Sechszylinder, Getriebe- und Kupplungsgehäuse baut, konzipiert, konstruiert und fertigt Vetimec auch extrem große Druckgussformen für die Herstellung von großflächigen Strukturbauteilen, wie sie beim Gigacasting eingesetzt werden.

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Vetimec bietet seinen Auftraggebern einen ganzheitlichen Ansatz. Von der Teileentwicklung über Konzeption und Fertigung der Formen bis zur produktionsfertigen Lösung reicht das Leistungsspektrum, das die Druckguss-Spezialisten mit den Möglichkeiten der Unternehmensgruppe abdecken können. Das macht sie zu einem interessanten Partner – speziell für Auftraggeber aus der Automotive-Branche.

Hochpräzise mechanische Fertigung

Die Konstrukteure bei Vetimec arbeiten teilweise direkt auf den Systemen und Servern der OEM. „Wir sind, je nach Anforderung, mit Entwicklung, Konstruktion und Fertigung unserer Auftraggeber eng verzahnt“, erklärt Roberto Trevisan, Technischer Vertriebsleiter bei Vetimec. „Das erlaubt eine sehr schnelle und flexible Reaktion auf die individuellen Anforderungen der jeweiligen Projekte. Wir verstehen dank unserer Erfahrung und unserer umfassenden Branchenkenntnisse die Bedürfnisse unserer Auftraggeber, erstellen sinnvolle Vorschläge, wie wir diese erfüllen können, und setzen sie mit unserem Know-how in produktionsreife Lösungen um.“

Für die Produktion der Werkzeuge stehen den Fachleuten in den beiden Werken hochpräzise Maschinen auch in XXL zur Verfügung, die zusammen mit dem Know-how der Mitarbeiter und ihrer reichen Erfahrung aus zahlreichen Projekten eine hochgenaue mechanische Fertigung ermöglichen. Ein hoher Automatisierungsgrad – so läuft etwa die Fertigung der Graphitelektroden vollautomatisch – sorgt für Flexibilität und stabile Abläufe. Ein Schlüsselfaktor ist die Temperierung der Werkzeuge. Hier greift einerseits das umfassende Know-how der Vetimec-Spezialisten. Zudem reduzieren ausgiebige Simulationen in zahlreichen Bereichen auch schon im Vorfeld die Wahrscheinlichkeit für Fehler und weitere böse Überraschungen im Prozess.

„Trotz genauester Arbeit und all unserer technischen Möglichkeiten – vom fertig montierten Werkzeug bis zur produktionsreifen Druckgussform ist es noch ein gutes Stück Weg“, betont Trevisan. „Eine komplexe Druckgussform ist schließlich deutlich mehr als nur die Summe ihrer Einzelteile. Erst im Zusammenspiel der Komponenten, wenn Schieber und andere bewegliche Teile reibungslos im Prozess funktionieren, kann man valide Aussagen über die Produktionsreife einer Form treffen.“

Sehr gut ausgestattetes Bemusterungs- und Testzentrum

Für die Validierung der Druckgussformen steht im eigenen Tochterunternehmen Petroni ein sehr gut ausgestattetes Bemusterungs- und Testzentrum zur Verfügung – unter anderem mit einer Druckgießmaschine Italpresse 4200T, die mit Robotersystemen und Vakuumanlagen ausgerüstet ist, um auch sehr große Gusswerkzeuge unter realen Bedingungen zu validieren. „Die Maschine war damals, als wir sie vor mehr als 20 Jahren übernommen haben, die größte verfügbare am Markt“, erinnert sich Trevisan. „Mit leistungsfähigen Vakuumanlagen, zwei Öfen, die die Reinheit der Gießlegierung garantieren können, einer entsprechend ausgelegten Kühlung und unserem umfassenden Know-how bei Legierungen können wir unter Serienbedingungen wie in der realen Produktion abmustern – das ist gerade bei großen Strukturbauteilen wichtig.“

Für serienidentische Bedingungen sorgen unter anderem das Roboterhandling und umfassende Messtechnik – Petroni kann nicht nur abmustern, sondern auch Vor- und Kleinserien etwa für Produktanläufe fertigen und dabei auch die Daten der Messsysteme etwa von GOM für Korrekturen und Optimierungen im Prozess gezielt einfließen lassen. „Dabei gilt für alle Technologien: Wir investieren kontinuierlich und halten unsere Ressourcen für unsere Auftraggeber auf neuestem Stand“, betont Trevisan. „Damit sind wir gerade auch für neue Trends und Entwicklungen sehr gut aufgestellt.“

Bevor eine Form ins Bemusterungs- und Testzentrum kommt, sollte sie bereits nahe an der produktionsreife sein. Schließlich ist die Zeit auf der Druckgussmaschine teuer, und Nacharbeit an der Form im aufgespannten Zustand ist dort alles andere als angenehm für die Mitarbeiter – eine Produktionsdruckgussmaschine ist schließlich auf Performance und Produktivität ausgelegt, nicht darauf, ergonomische Nacharbeiten zu ermöglichen.

Umfassende Tuschierkapazitäten

Deshalb setzen die Verantwortlichen bei Vetimec auf umfassende Tuschierkapazitäten. Es gilt bereits im Vorfeld der Bemusterung auf der Druckgießmaschine, die Werkzeuge bereits so weit produktionsgerecht zu bekommen, dass bestenfalls keine und schlimmstenfalls nur geringe Nacharbeiten übrigbleiben. So ist sichergestellt, dass die wertvollen Kapazitäten der Druckgießmaschine optimal genutzt werden können. Schließlich sind diese Maschinen darauf ausgelegt, Teile zu produzieren – Stillstandszeiten aufgrund von Anpassungen und Finalisierungen sollten auf ein Minimum reduziert werden.

„Dabei setzen wir seit jeher auf Tuschierpressen“, erklärt Trevisan. „Sie bieten heute sehr umfassende Möglichkeiten, die etwa bei einer Passprobe per Kran niemals möglich sind.“ So lassen sich auf gut ausgestatteten Tuschierpressen etwa Kernzüge fahren und die Funktion von Schiebern, Auswerferpaketen überprüfen. Sie sind für uns ein wichtiges Quality Gate. Darüber hinaus erlauben es die Pressen, die Formhälften in ergonomisch günstigen Positionen für Nacharbeiten zu fixieren – auf diese Weise können die Mitarbeiter ihre Aufgaben in einer natürlichen Arbeitshaltung erledigen.

Es gab keine geeignete Tuschierpresse am Markt

„Außerdem ist das Tuschieren auf einer extra dafür gebauten Tuschierpresse für die Werkzeuge viel schonender und zudem genauer als etwa mit dem Hallenkran“, betont Trevisan. „Und einer der wichtigsten Aspekte: Das Tuschieren ist mit einer leistungsfähigen, modernen Tuschierpresse auch deutlich sicherer für die Mitarbeiter. Und die sind nicht nur das wichtigste Kapital eines Unternehmens – sie sind bei Vetimec auch so etwas wie die eigene Familie. Deshalb darf es da keinerlei Kompromisse geben!“

Als sich die neue Herausforderung der Gigawerkzeuge ankündigte, war klar, dass die drei bisher vorhandenen Tuschierpressen allesamt zu klein waren, um die neuen, mächtigen Werkzeuge aufzunehmen. „Selbst die größte Tuschierpresse, die unser Partner Millutensil damals im Programm hatte, reichte nicht aus für die neuen Werkzeuge“, erinnert sich Trevisan. „Dabei ging es nicht nur um die Dimensionen der Gigacasting-Werkzeuge, sondern insbesondere auch um die zu bewegenden Massen der Formen. Das erforderte einen ganz neuen Ansatz in der Konzeption einer Tuschierpresse.“

Den Gedanken, einfach das bestehende und vielfach bewährte Konzept der Tuschierpressen aus der MIL-Baureihe von Millutensil auf die neue Werkzeuggröße zu skalieren, war verlockend. Aber er hielt einer Prüfung der Fakten nicht stand: „Mathematik und Physik lassen sich nicht betrügen“, betont Trevisan. „Die Gigacasting-Werkzeuge sind beispielsweise für die Säulenbauweise der klassischen MIL-Pressen, die sich für die bisherigen Werkzeuggewichte als optimal erwiesen hatte, schlicht zu schwer – Simulationen ergaben unter anderem, dass der Pressenaufbau einer entsprechend skalierten Anlage beim Ausschwenken der oberen Platte um bis zu 90 Millimeter ausgelenkt würde. Für so etwas würde kein seriöser Pressenhersteller die Verantwortung übernehmen.“

Von Grund auf neu gedacht

Damit war klar: Die Experten von Millutensil mussten das Konzept Tuschierpresse für die Anforderungen der Gigacasting-Formen von Grund auf neu denken. So setzen sie statt auf eine Säulenkonstruktion auf einen Aufbau aus verschweißten Stahlprofilen – ähnlich wie bei einer massiven Produktionspresse. Damit wird die hohe Steifigkeit erreicht, die es der neuen Presse ermöglicht, entsprechend große Werkzeuge effektiv, exakt definiert und vor allen Dingen sicher zu bewegen.

Die neue Presse mit der Bezeichnung Millutensil MIL 409 ist die größte gebaute Tuschierpresse der klassischen MIL-Serie. Sie besitzt eine enorme Tischgröße von 4000 × 4000 Millimetern und ist speziell für die Bearbeitung, Montage und Prüfung von extrem großen Formen und Werkzeugen, wie sie für Gigacasting-Anwendungen gebaut werden, konzipiert. Diese Größe und die zu bewegenden Massen erforderten neben dem Pressenaufbau zahlreiche weitere innovative Lösungen.

Sicherheitsstandards aus der Aufzugtechnik

So ist es beispielsweise eine Herausforderung, die Platte mit der oberen Werkzeughälfte sicher zu schwenken. „Die konventionelle Bauweise mit einem Antrieb über Zylinder stößt bei den geforderten Massen an ihre Grenzen“, erläutert Trevisan. „Die Entwickler von Millutensil lösten diese Herausforderung mit einer Konstruktion aus Stahlseilen und Rollen, wie sie auch bei Personen- und Schwerlastaufzügen eigesetzt werden.“ Dabei wird die obere Platte über zwei Seile positioniert, wobei Millutensil die Konstruktion so ausgelegt hat, dass auch ein Seil allein bei weitem ausreicht, die maximale Last zu halten und zu bewegen. „Aber“, so ergänzt Trevisan, „Sicherheit geht vor!“

Die neue Millutensil MIL 409 ist eine ausgewachsene, 11 Meter hohe Gigacasting-Tuschierpresse, die sowohl als Boden- als auch als Grubenversion erhältlich ist. Sie steht bei Vetimec in der vor einigen Jahren neu errichteten Halle für Gigacasting-Werkzeuge. Die MIL 409 nimmt auch große, insgesamt bis zu 180 Tonnen schwere Gigacasting-Formen auf. Die maximale Tragkraft ihrer unteren Platte liegt bei bis zu 130 Tonnen, die der obere Platte bei 60 Tonnen. Dabei bringt die Presse eine maximale Schließkraft von 6000 kN auf die Form und öffnet sie mit einer Kraft von bis zu 1500 kN.

Intuitive Steuerung mit Multi-Touchpane

Als Steuerung kommt eine Siemens PLC (ET200-SP) mit Siemens TP1200 Multi-Touchpanel der neuesten Generation zum Einsatz. Der Bediener kann sämtliche Pressenfunktionen komfortabel, zentral und sicher über das Touchpanel steuern. Auch die Funktion von Kernzügen, Schiebern und Auswerferpaketen lässt sich schnell, gründlich und effizient überprüfen.

Der obere Pressentisch schwenkt bis maximal 180° nach vorn zum Bediener aus und stützt das Gewicht auf einer Konstruktion ab, die die Kräfte direkt in den Hallenboden leitet. Der untere Tisch lässt sich komplett aus der Presse herausfahren, so dass sie bequem per Hallenkran beladen werden kann. Beide Tische können so in Positionen gefahren werden, die den Werkzeugmachern ein bequemes, ergonomisches Arbeiten in natürlicher Körperhaltung ermöglicht.

Bestens gerüstet für die Gigacasting-Zukunft

„Mit der MIL 409 verfügen wir nun über die Möglichkeit, den Weg zur Produktionsreife auch bei großen Gigacasting-Formen effizient zu gestalten und mit gezielter Optimierung Korrekturschleifen zu reduzieren“, zieht Trevisan Bilanz. „Wir sind überzeugt, dass das Gigacasting-Zeitalter mit Werkzeugen für Gießanlagen mit 6000 Tonnen Schließkraft nun auch in Europa anbricht. Und wir sind dank unserer Erfahrung und unseren technischen Möglichkeiten inklusive unserer einzigartigen MIL 409 gut gerüstet für diese Technologie. Damit ist Vetimec prädestiniert als kompetenter Partner für alle OEM und Zulieferer, die im Bereich Großformen aktiv sind oder demnächst einsteigen wollen. Wir sind parat für das Thema Gigacasting – nicht nur in der Theorie, auch in der Praxis!“ Richard Pergler

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